鈦和鉬摻雜對鈮酸鉀電性及光電性質之影響

  • 林 昀萱

學生論文: Master's Thesis

摘要

本研究主要探討鐵電材料的光伏打特性,由於其產生的光電壓可以大於材料本身的能隙,與半導體的光伏打效應有所不同,半導體產生的光電壓不會超過p-n接面之間的能障,故有其研究的價值。但由於鐵電材料普遍為絕緣體,其電阻很大,本實驗旨在透過摻雜改善材料的導電度,並利用固相合成法簡便且易於合成之特性,製備摻雜鈦或鉬之鈮酸鉀(KNbO3:Ti/Mo)多晶塊材,觀察其極化後的光電特性。 經X射?繞射觀察,將無摻雜之鈮酸鉀於燒結溫度800~1010°C持溫20分鐘皆可得到純相鈮酸鉀,而摻雜鈦和鉬之鈮酸鉀在燒結溫度1000°C分別持溫8和10小時可得到純相,當摻雜濃度到10%以上時,會產生第二相。摻雜鈦之鈮酸鉀在室溫下的電阻率約為7 04x108 ohm-cm,比無摻雜之鈮酸鉀(7 82x109 ohm-cm)小了約一個數量級,而摻雜鉬之鈮酸鉀,其電阻率則比無摻雜之鈮酸鉀略有增加。將試片量測其介電常數隨溫度變化之趨勢,發現摻雜鉬及鈦之鈮酸鉀的居禮溫度比無摻雜之鈮酸鉀降低約20~30°C。將試片進行極化,並嘗試不同的極化溫度、電壓及時間,以達到最佳極化效果,接著將極化之試片量測其電流-電壓?。經實驗證實,在適當的燒結和極化條件下,所得試片可以觀察到開路電壓,照光前後有明顯的電流變化。無摻雜之鈮酸鉀在照光後並無明顯之電流增加,顯示其缺乏可被光激發的電荷載子,而摻雜鈦及鉬之鈮酸鉀在照光後之光電流均比無照光多1~2個數量級,且照光後之開路電壓均有小幅提升。
獎項日期2014 八月 29
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監督員Xiao-Ding Qi (Supervisor)

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